滑动轴承设计1.doc

§13—5? 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 一、动压油膜和液体摩擦状态的建立过程 　　流体动力润滑的工作过程：起动、不稳定运转、稳定运转三个阶段 　　起始时n=0，轴颈与轴承孔在最下方位置接触 1、起动时，由于速度低，轴颈与孔壁金属直接接触，在摩擦力作用下，轴颈沿孔内壁向右上方爬开。 2、不稳定运转阶段，随转速上升，进入油楔腔内油逐渐增多，形成压力油膜，把轴颈浮起推向左下方。（由图b→图c） 3、稳定运转阶段（图d）：油压与外载F平衡时，轴颈部稳定在某一位置上运转。转速越高，轴颈中心稳定位置愈靠近轴孔中心。（但当两心重合时，油楔消失，失去承载能力）? 　　 图13－12向心轴承动压油膜形成过程 从上述分析可以得出动压轴承形成动压油膜的必要条件是 （1）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形 （2）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度vs，其运动方向必须使润滑从大口流进，小口流出。 （3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。 v越大，η 越大，油膜承载能力越高。? 实际轴承的附加约束条件： 压力 pv值 速度 最小油膜厚度 温升 二、最小油膜厚度hmin 　　1、几何关系 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图13－13 径向滑动轴承的几何参数和油压分布 O—轴颈中心，O1—轴承中心，起始位置F与OO1重合，轴颈直径-d，轴承孔直径D ∴直径间隙： （13-6-1） ? 半径间隙： （13-6） 相对间隙： （13-7） 偏心距： （13-8） 偏心率： （13-9） 以OO1为极轴，任意截面处相对于极轴位置为φ 处对应油膜厚度为h， （13-10） ? h的推导：在 中，根据余弦定律可得 （13-11） ? 略去高阶微量 ，再引入半径间隙 ，并两端开方得 （13-12） 三.流体动力润滑基本方程（雷诺方程） 流体动力润滑基本方程（雷诺方程）是根据粘性流体动力学基本方程出发，作了一些假设条件后简化而得的。 假设条件是： 1）忽略压力对润滑油粘度的影响；2）流体为粘性流体；3）流体不可压缩，并作层流；4）流体膜中压力沿膜厚方向是不变的； 2）略去惯性力和重力的影响。 可以得出： ∴ ??（13-13）??? 一维雷诺流体动力润滑方程 ? 上式对x取偏导数可得 ????（13-14）???????? 若再考虑润滑油沿Z方向的流动，则 ?? （13-15）二维雷诺流体动力润滑方程式 四、最小油膜厚度 由 中可看出油压的变化与润滑油的粘度、表面滑动速度和油膜厚度的变化有关，利用该式可求出油膜中各点的压力p，全 部油膜压力之和即为油膜的承载能力。 根据一维雷诺方程式，将 及h和h0的表达式代入，即得到极坐标形式的雷诺方程为： ??（13-16）??????????? 将上式从压力区起始角φ1 至任意角φ 进行积分，得任意极角φ 处的压力，即 （13-17） ???????????????????? 而压力Pφ 在外载荷方向上的分量为 ?（13-18） ? ? （13-19） （13-20） （13-21） ? ? ? V——轴颈圆周线速度m/s；L——轴承宽；η ——动力粘度Pa.S； 　　Fr——外载，N； 　　Cp——承载量系数—见下表5，数值积分方法求得。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表13－3 　　Cp是轴颈在轴承中位置的函数 　　Cp取决于轴承包角α ，编心率x和宽径比L/d α 一定时，Cp、α 、ε、L/d，hmin越小（ε 越大），L/d越大，Cp越大，轴承的承载能力Fr越大。 实际工作时，随外载F变化hmin随之变化，油膜压力发生变化，最终油膜压力使轴颈在新的位置上与外载保持新的平衡。 ?hmin受轴瓦和轴颈表面粗糙度的限制使之油膜不致破坏，hmin不能小于轴颈与轴瓦表面粗糙度十点高度之和。 ???????????? （13-22） 式中，RZ1，RZ2——分别为轴颈表面和轴孔表面微观不平度十点高度 ??? K——安全系数，考虑几何形状误差和零件变形及安装误差等因素而取的安全系数，通常取K≥2 RZ1，RZ2应根据加工方法参考有关手册确定。一般常取 ， 式（13-6-18）加流体动力润滑的三个基本条件，即成为形成流体动力润滑的充分必要条件。 五、轴承的热平衡计算 1、轴承中的摩擦与功耗 由牛顿粘性定律：油层中摩擦力 ????? 　　（13-23） ——轴颈表面积 ∴摩擦系数： ? （13-24） ——特性系数，∴f是 的函数。 实际工作时摩擦力与摩擦系数要稍大一些， ∴f要修正 　　　　　　　　　　　　　　　　（13-25） ζ ——随轴承宽径比L/d变化的系数， 　 p——轴承平均比压Pα ； ω——轴颈角速度，rad/s；η ——润滑油的动力粘度Pa.； ——相